汽车悬架系统电子控制单元的软件设计

摘要 电子控制单元是整个主动车高控制悬架系统的核心。本文研究了电子控制单元的程序设计,在软件设计上给出了系统的流程图并用汇编语言编制了程序,实验表明了系统的合理可行。

关键词 汽车悬架;控制;软件

中图分类号 U463文献标识码 A文章编号 1674-6708(2010)14-0065-02

1 系统软件功能及结构

控制系统的软件是根据系统的功能而设计的。在可靠与实用的设计要求下,它需要实现的功能有:系统输入信号的采集与处理、控制算法的实现以及控制量的输出等。图1所示为主程序框图,整个控制单元软件采用结构化和模块化设计方法,用汇编语言编写。

主动车高控制悬架系统的电子控制单元应用软件由系统初始化模块、数据采集模块、数字滤波模块、算术判断控制模块(内含PWM信号产生模块)以及中断响应模块构成。主程序为一循环体,它担负调节车高的任务,根据位移传感器输入信号,得出车高的调节趋势,控制高速开关阀的打开与关闭。每个模块具有一定的特定功能,既相互独立又相互联系,低级模块可以被高级模块反复调用。

系统软件首先对程序中用到的寄存器和RAM进行初始化并且开中断。然后对1通道指令信号和2通道位移传感器输入信号同时进行采样、保持,再分别进行A/D转换,将结果存入相应的内存单元。连续采样3次,计算平均值,作为电子控制单元的输入信号。然后对1、2通道的数据进行比较、判断,转到相应的PWM信号产生模块。控制高速开关阀的打开与关闭,进而调节车高。在程序运行过程中,还要给看门狗电路发出工作脉冲信号。

主程序代码如下:

ORG 0000H

AJMP MAIN

ORG 0003H

JMP INT

ORG 0010H

MAIN: LCALL INIAL;调用系统初始化子程序

RESTART: CLR P1.7;发出看门狗脉冲信号

LCALL OUT_AD;调用数据采集子程序

MOV R0, #30H

MOV R1, #33H

LCALL AVERAGE;1通道数据数字滤波

MOV R0, #34H

MOV R1, #37H

LCALL AVERAGE;2通道数据数字滤波

LCALL DESIDE;调用算术判断控制子程序

SETB P1.7;发出看门狗脉冲信号

JMP RESTART

1.1 系统初始化子程序

程序初始化包括AT89C51内部RAM区的初始化,各特殊功能寄存器的初始化以及I/O口的初始化。在RAM区,要为采集到的位移传感器信号、指令信号、中间运算结果以及程序运行过程中用到的一些参变量设定相应的存储单元,并对其进行相应的初始化,RAM分配合理与否,对程序的编制及优化会产生很大的影响。

初始化程序还要设置堆栈指针、中断允许寄存器、中断优先级寄存器,设置了中断脉冲触发方式。

1.2 数据采集子程序

在采集两通道信号时,如果某时刻只把一次采集到的数据作为两参数的数据,由于某种偶然因素往往会使数据失实,造成误差或错误。为了避免这种情况,本程序采用了算数平均值数字滤波法,需连续对两通道的输入信号采集3次,经过A/D转换后存储起来。

1.3 数字滤波子程序

在主动车高控制悬架系统中,为了减少对采样值的干扰,提高系统的可靠性,采用了数字滤波的方法。所谓数字滤波,即通过一定的计算机程序,对采样信号进行平滑加工,提高其有用信号,消除或减少各种干扰或噪音,以保证计算机系统的可靠性。数字滤波与模拟RC滤波器相比,具有以下优点:

1)无需增加任何硬设备,只要在程序进入数据处理和控制算法之前,附加一段数字滤波程序即可;

2)由于数字滤波器不需增加硬设备,所以系统可靠性高,不存在阻抗匹配的问题;

3)模拟滤波器通常是各通道专用,而数字滤波器则可多通道共享,从而降低成本;

4)可以对频率很低(如0.01Hz)的信号进行滤波,而模拟滤波器由于受电容量的限制,频率不可能太低;

5)使用灵活、方便,可以根据需要选择不同的滤波方法,或改变滤波的参数。

1.4 中断响应服务子程序

当电源发生故障时,看门狗电路发出中断请求信号,引起单片机INTO中断,CPU响应中断,执行中断服务程序,发出报警信号,同时关闭高速开关阀1和高速开关阀2,以免悬架失控。

2 软件的开发

2.1 采用高级C语言与汇编语言混合编程

现在基于单片机的发动机电控软件,主要用汇编语言编程,汇编语言是一种面向机器的语言,其特点是运行速度快,占用存储空间小,可直接对硬件进行控制,在一些实时控制的场合有着不可替代的作用。

2.2 软件的开发采用了基于PC的单片机开发系统

仿真系统具有编辑、汇编、编译等集成调试功能。是一种高性能的单片机开发工具。所有命令和运行情况在屏幕上同时显示出来。支持汇编语言、PLM语言、C语言源程序的运行调试,也可同时相互交叉使用,有极高的开发效率。

3 结论

1)软件设计采用了模块化设计技术和多任务控制机制,使得系统具有较快的动态响应特性和控制精度;

2)模拟实验表明:所开发的软件能够进行实现汽车悬架的各运行工况的有效控制,具有较高的参考价值。

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